巧妙利用USB端口,实现电视机与机顶盒自动完全断电的电路,再也不用担心待机功耗了

芯片之家

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2021-10-14 06:46

作者:小K,分析:晓宇
微信公众号:芯片之家(ID:chiphome-dy)
现在很多设备几乎都有一个或多个USB端口,我们其实可以用这个USB端口用作当作一个自动开关,来控制市电供电的设备。本次,老宇哥给大家介绍一个USB控制的电源开关电路,利用它可以巧妙的控制我们的电视机与机顶盒的供电。
一般情况下,我们的电视机与机顶盒都插在同一个插座或者排插上的,当我们用遥控器或者开启了电视机的睡眠模式关闭电视机的时候,电视机是没有完全关闭的,里面的开关电源还在工作,提供少量的电源给到电视机工作,有的人甚至机顶盒都直接不关闭的,虽然很多电视待机功率可以做到5W以内,但在这个提倡节能的时代,怎么说也是造成了能源的浪费,自己内心也会不舒服。
如果经常硬插拔电视与机顶盒的电源插头,一个是麻烦,二是可能会因为瞬间电流输入而导致电视机的电源IC出现故障。
今天介绍一个电路,使用该电路可以克服这个缺点,此外,当断电后电源恢复时,也能保护设备免受有害的初始浪涌。

硬件电路分析

图1:USB控制电源开关电路

1、USB自动控制电源开关电路图如图1所示,最左边的USB端口插到电视机的USB端口,右边有三个端口,分别接220V输入,电视机电源,机顶盒电源插头,这里只是展示原理,具体这里的端口大家可以改成220V的插孔。
2、整个电路由光耦PC817(IC1)、晶体管BC547(T1)、12V 1C/O继电器(RL1)、六个整流二极管1N4007(D1至D6)构成和其他一些组件。USB-A 延长线用于将电视和机顶盒的 USB 端口连接到电路。
3、原理分析:230V交流市电电源连接器CON1连接在继电器RL1的常开触点和零线N之间。当按下开关S1时,正电压给定时电容C1,通过连接的稳压二极管ZD1和电阻R3到晶体管T1的基极。当晶体管T1获得基极偏置电压时,T1导通,继电器RL1通电,为电源插座CON2和CON3提供220V交流电源,分别用于连接电视和机顶盒。
当电视机(接 CON2)和 机顶盒(接 CON3)接上 220V 交流电源时,电视的USB端口(接 CON4)立刻通电以启用光耦 IC1。定时电容 C1 通过二极管 D1 获得正电源电压,并保持充电状态,直到电视机的主电源断开为止。
上述电路使用了一个阻容降压的电路,具体分析可以参考此文,介绍的非常详细:
老宇哥手把手教你分析阻容降压电路,你GET到了吗?(点击阅读)

图2:USB控制电源开关电路PCB

当使用遥控器关闭电视时,连接到 CON4 的 USB 端口上的可用电源也会停止。因此光耦合器可用的 5V 电压停止。由于定时电容器 C1 充电,T1 会保持开启预定时间(约 100 秒)。如果希望保持更长时间,可以使用更高值的电容器 C1。电容器放电后,整个系统将关闭。

图3:PCB的元器件布局

使用定时电容有两个好处。第一个是保护系统免受使用开关 S1 打开时可能发生的有害电涌的影响。第二个是,当使用电视的睡眠定时器模式时,如果睡前时间已经过去,就无需再次按下开关S1即可打开电视。

BOM

最后,电路的工作很简单,短按开关 S1 可开启电视机跟机顶盒。当使用遥控器关闭电视时,电视和机顶盒都会关闭。

现在不少电视都没有机械开关机按键了,这里只是给大家一个思路,上述电路当然还有不足需要改进的地方,比如,用电视遥控器关机后,下次开机按按键S1之后,还是需要再按一下遥控器才能开机,电路本身也还是有一点点功耗,等等。不过,对于每次按遥控器关机之后,再去插拔插头,也还是方便了那么一点点的。当然,也不一定就一定就是在电视机上,这里集思广益,大家有更好的方案,请评论区留言,怎么样可以改进的更好,谢谢大家!

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